Schnell, genau, automatisch: Arbeitsabläufe mit Laborrobotern vereinfachen

Das Auspacken und Sortieren von Blutproben in der Allgemeinmedizin ist eine monotone und zeitraubende Aufgabe. In den meisten Krankenhäusern geschieht das manuell. Das Universitätsklinikum Aalborg – das größte Krankenhaus im Norden Dänemarks – hat den Prozess nun automatisiert. Bis zu 3000 Blutproben pro Tag werden von zwei Laborrobotern der Firma LT Automation ausgepackt und sortiert. Darüber hinaus werden die Proben temperaturüberwacht und nachverfolgt. Dafür dient eine sogenannte "intelligente Transportbox" zusammen mit einer Softwarelösung, bereitgestellt durch Intelligent Systems.

MEDICA.de hat mit Anders Kjergaard Madsen, Technical Manager bei LT Automation, gesprochen. Er hat die langfristige Automatisierungslösung mit Robotertechnologie mitentwickelt und umgesetzt.

Herr Kjergaard Madsen, Sie haben eine Roboterlösung entwickelt, die das Universitätskrankenhaus Aalborg zum Sortieren und Prüfen von Blutproben einsetzt. Wie funktioniert dieser automatisierte Prozess?

Anders Kjergaard Madsen: Die Lösung beginnt bereits beim Hausarzt, wo die Blutproben in von uns bereitgestellten Boxen gesammelt werden. Der erste Schritt besteht darin, die Boxen auf dem Weg vom Hausarzt zum Krankenhaus zu verfolgen. Auf dieser Reise überwachen wir die Temperatur in den Boxen, da diese die Analysequalität der Proben beeinträchtigen kann. Wenn die Kisten im Krankenhaus ankommen, registrieren wir sie. Mit Hilfe von RFID-Technologie lesen wir die Temperatur aus und sehen uns ihre Kurve an, um zu erkennen, ob sie innerhalb des Toleranzbereichs liegt. Wenn nicht, lehnen wir die Kiste ab. Bei den restlichen Proben überprüfen wir mit einer 3D-Kamera, ob sie richtig platziert sind. Dann entnimmt der erste der beiden KUKA KR AGILUS-Roboter die Blutproben. Die Sortierung übernimmt der zweite Roboter. Dafür erfasst ein Sensor die Kappenfarbe der Probe, die Farberkennung wird durch maschinelles Lernen optimiert. Schließlich sortiert der Roboter die Glasröhrchen automatisch in verschiedene Gestelle zur weiteren Analyse.

Was unterscheidet Ihre "intelligente Transportbox" von herkömmlichen Transportboxen?

Kjergaard Madsen: Es gibt die allgemeine Vorschrift, dass beim Transport von Blutproben zwei Schichten aus Kisten verwendet werden müssen. Demnach ist auch unsere intelligente Transportbox eine Kiste in einer anderen Kiste. Die Besonderheit: In der inneren Box befindet sich unser Tracker, der die Temperatur im Verlauf der Zeit überwacht. Die hier gespeicherten Informationen können mit Hilfe der RFID-Technologie jederzeit gespeichert und ausgelesen werden, sodass wir stets die Temperatur abfragen können. Außerdem registriert das Transportpersonal die Kiste in regelmäßigen Abständen: Bei der Abholung beim Hausarzt, beim Einladen in das Transportauto und zuletzt bei der Abgabe im Krankenhaus. So können wir genau nachverfolgen, wo unsere Box gewesen ist.

Was sind die Vorteile des automatisierten Verfahrens für das Personal und die Patienten?

Kjergaard Madsen: Erstens hängt die Qualität der Analyse stark von der Temperatur der Probe während des Transports ab. Gemäß den Vorschriften müssen wir eine bestimmte Temperatur einhalten. Mit Hilfe der von uns entwickelten Technologie können wir sicherstellen, dass unsere Proben immer mit der gewünschten Temperatur transportiert werden, was zu einer genaueren Analyse führt. Zweitens spart das Personal viel Zeit beim Öffnen der Kisten und Sortieren der Proben – ein Prozess, der die Handgelenke und Hände des Personals früher stark belastet hat. Vor der Einführung des automatischen Prozesses mussten sich viele Mitarbeiter in Aalborg wegen Verletzungen beim Öffnen der Kartons krankschreiben lassen. Das neue Verfahren ist also sowohl aus qualitativer als auch aus quantitativer Sicht hilfreich.

Wie selbstständig können die Roboter arbeiten?

Kjergaard Madsen: Der Prozess selbst ist vollautomatisch. Sobald jedoch eine Kiste zurückgewiesen wird, zum Beispiel weil die Temperatur außerhalb der Grenzwerte liegt, muss sie manuell geprüft werden, bevor sie vom Roboter weiter bearbeitet wird. Der Rest des Prozesses läuft in der Zwischenzeit hingegen weiter. Dadurch muss das Personal sich dem Problem nicht auf der Stelle widmen, wir brauchen also nicht immer Mitarbeiter an der Maschine.

Um die Kosten-Nutzen-Frage aufzugreifen: Ab welcher Laborgröße lohnt es sich, in solche Roboter zu investieren? Können sich kleinere Labore diese überhaupt leisten?

Kjergaard Madsen: Je größer das Krankenhaus, desto besser der Business Case. Dieser "präanalytische" Bereich wurde bisher vernachlässigt – dadurch weist er jetzt viel Potenzial für Automatisierung auf. Das sehen wir vor allem bei neu gebauten Krankenhäusern, in denen man anders über Automatisierung denkt. Heutzutage wollen diese Krankenhäuser den gesamten Prozess vom Eintreffen der Probe bis hin zu ihrer Analyse automatisieren. Im Endeffekt lohnt sich die Automatisierung solcher Arbeitsabläufe vor allem langfristig, da man nicht mehr auf menschliches Personal angewiesen ist, um den Prozess am Laufen zu halten. Ich gehe davon aus, dass sich Automatisierung schnell in der Branche ausbreiten wird, jedoch zunächst vorrangig in Ländern mit hohem Digitalisierungsgrad, wie beispielsweise im Norden. In Ländern, die noch stark auf Papier angewiesen sind, wird die Automatisierung schwieriger sein, da das den Prozess verkompliziert.

Könnten Roboter in Zukunft auch andere Aufgaben im Labor übernehmen?

Kjergaard Madsen: Mit unserer automatischen Lösung können wir überall dort einen Beitrag leisten, wo Personal mit Blutproben zu tun hat. Ich bin überzeugt, dass fast alle Aufgaben im Labor bald automatisiert werden. Während wir uns auf die Handhabung von Proben konzentrieren, arbeiten viele andere Unternehmen daran, Automatisierung und Roboter ganzheitlich ins Krankenhaus zu bringen.

Planen Sie, Ihre Roboterlösung auch in anderen Krankenhäusern einzusetzen?

Kjergaard Madsen: Wir sind mit einigen Krankenhäusern im Gespräch, und wir haben eine Partnerschaft mit Siemens Healthineers. Dadurch bieten wir die Lösung einem sehr großen Kundenstamm an. Im Moment konzentrieren wir uns auf die nordischen Länder und das westliche Zentrum Europas, aber wir sind natürlich auch an anderen Gebieten interessiert, in denen Automatisierung und Robotik benötigt werden.